JP2009052429A - Scroll compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷暖房空調装置や冷蔵庫等の冷却装置、あるいはヒートポンプ式の給湯装置等に用いられるスクロール圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a scroll compressor used in a cooling device such as a cooling / heating air conditioner or a refrigerator, or a heat pump type hot water supply device.
従来のこの種のスクロール圧縮機は、多数の構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。図4は、特許文献1に記載された従来のスクロール圧縮機を示すものである。図4において、スクロール圧縮機は、鏡板2bの一側面に立設された渦巻き状の壁体を有し、定位置に固定された固定スクロール2と、他の鏡板3aの一側面に立設された渦巻き状の他の壁体を有し、各上記壁体同士をかみ合わせて自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持された旋回スクロール3から構成されている。固定スクロール2には、吐出ポート2dが構成されており、吐出管2eを通って圧縮機の外に作動流体が吐出される。
しかしながら、前記従来の構成では、高速・高差圧運転時において吐出温度は非常に高くなり、マフラー内の作動流体温度も高温になるため、高温の作動流体から固定スクロール鏡板への熱伝導が発生し、固定スクロール鏡板の温度上昇に伴い、吸入ポートも加熱され、作動流体の吸入温度が上昇し、圧縮効率が低下する場合があった。 However, in the conventional configuration, the discharge temperature becomes very high during high-speed and high differential pressure operation, and the working fluid temperature in the muffler also becomes high, so heat conduction from the hot working fluid to the fixed scroll end plate occurs. However, as the temperature of the fixed scroll end plate rises, the suction port is also heated, the suction temperature of the working fluid rises, and the compression efficiency may decrease.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、固定スクロールへの熱伝導を抑制し、吸入ポートの加熱を抑え、高効率なスクロール圧縮機の提供を目的とすることである。 An object of the present invention is to solve the above-described conventional problems, and to provide a highly efficient scroll compressor that suppresses heat conduction to a fixed scroll and suppresses heating of a suction port.
前記従来の課題を解決するために、本発明のスクロール圧縮機は、吐出管をステータ部と主軸受部の間に設置したものである。 In order to solve the above-mentioned conventional problems, the scroll compressor of the present invention has a discharge pipe installed between the stator portion and the main bearing portion.
これによって、吐出温度が高温になる高速・高差圧運転時においても、高温の作動流体から主軸受部や固定スクロールへの熱伝導を抑え、吸入ポートの温度上昇を抑制し、圧縮効率の低下を抑制できる。 As a result, even during high-speed and high differential pressure operation where the discharge temperature becomes high, heat conduction from the high-temperature working fluid to the main bearing and fixed scroll is suppressed, and the temperature rise of the suction port is suppressed, resulting in a decrease in compression efficiency. Can be suppressed.
本発明のスクロール圧縮機は、吸入ポートへの熱伝導を抑制し、作動流体の吸入温度の上昇を抑制することで、スクロール圧縮機の性能を向上させることができる。 The scroll compressor of the present invention can improve the performance of the scroll compressor by suppressing heat conduction to the suction port and suppressing an increase in the suction temperature of the working fluid.
第1の発明は、吐出管をステータ部と主軸受部の間に設けることで、ステータ部を通過した作動流体が主軸受部や固定スクロール鏡板へ流入せず圧縮機外へ吐出されるため、作動流体温度が高温になる高速・高差圧運転時においても、高温の作動流体から主軸受部や固定スクロールへの熱伝導を抑え、吸入ポートの温度上昇を抑制し、圧縮効率を向上できる。 In the first invention, since the discharge pipe is provided between the stator portion and the main bearing portion, the working fluid that has passed through the stator portion is discharged outside the compressor without flowing into the main bearing portion or the fixed scroll end plate. Even during high-speed and high differential pressure operation where the working fluid temperature becomes high, heat conduction from the high-temperature working fluid to the main bearing and the fixed scroll can be suppressed, temperature rise of the suction port can be suppressed, and compression efficiency can be improved.
第2の発明は、吐出管を吸入ポートと180度対向する位置に設けることで、吸入ポート付近への高温の作動流体の流れを排除でき、吸入ポートの温度上昇をさらに抑制し、圧縮効率を向上できる。 In the second invention, by providing the discharge pipe at a position opposite to the suction port by 180 degrees, the flow of the high-temperature working fluid to the vicinity of the suction port can be eliminated, the temperature rise of the suction port is further suppressed, and the compression efficiency is improved. It can be improved.
第3の発明は、主軸受部の前記モータロータ部に臨む面に断熱材を設けることで、作動流体から主軸受部を経て固定スクロールへ伝わる熱伝導を抑制し、吸入ポートの温度上昇を効果的に抑制し、圧縮効率を向上できる。 According to a third aspect of the present invention, a heat insulating material is provided on a surface of the main bearing portion that faces the motor rotor portion, thereby suppressing heat conduction from the working fluid to the fixed scroll through the main bearing portion, thereby effectively increasing the temperature of the suction port. And the compression efficiency can be improved.
第4の発明は、断熱材を中空セラミックで構成することで、断熱効果を高めることができるため、高温の作動流体から固定スクロール、および主軸受部への熱伝導をさらに抑制し、吸入ポートの温度上昇を効果的に抑制し、圧縮効率を向上できる。 In the fourth invention, since the heat insulating effect can be enhanced by configuring the heat insulating material with a hollow ceramic, heat conduction from the high temperature working fluid to the fixed scroll and the main bearing portion is further suppressed, and the suction port The temperature rise can be effectively suppressed and the compression efficiency can be improved.
第5の発明は、圧縮機の作動流体を二酸化炭素とした場合でも、吐出温度が高温になる高速・高差圧運転時において、高温の作動流体から固定スクロールへの熱伝導を抑え、吸入ポートの温度上昇を抑制し、圧縮効率の低下を抑制できる。 According to a fifth aspect of the present invention, even when the working fluid of the compressor is carbon dioxide, the heat conduction from the hot working fluid to the fixed scroll is suppressed during the high speed / high differential pressure operation where the discharge temperature becomes high, and the suction port Temperature rise can be suppressed, and a decrease in compression efficiency can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるスクロール圧縮機の縦断面図である。図2は、本発明の第1の実施の形態におけるスクロール圧縮機の上面図である。図のように構成されたスクロール圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a scroll compressor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a top view of the scroll compressor according to the first embodiment of the present invention. The operation and action of the scroll compressor configured as shown in the figure will be described below.
図1に示すように、本発明のスクロール圧縮機は、密閉容器1内に溶接や焼き嵌めなどして固定したクランク軸4の主軸受部11と、この主軸受部11上にボルト止めした固定スクロール2との間に、固定スクロール2と噛み合う旋回スクロール3を挟み込んでスクロール式の圧縮機構2fを構成し、旋回スクロール3と主軸受部11との間に旋回スクロール3の自転を防止して円軌道運動するように案内するオルダムリングなどによる自転規制機構14を設けて、クランク軸4の上端にある偏心軸部4aにて旋回スクロール3を偏心駆動することにより旋回スクロール3を円軌道運動させ、これにより固定スクロール2と旋回スクロール3との間に形成している圧縮室15が外周側から中央部に移動しながら小さくなるのを利用して、密閉容器1外に通じた吸入パイプ16および固定スクロール2の外周部の吸入口17から作動流体を吸入して圧縮していき、所定圧以上になった作動流体は固定スクロール2の中央部の吐出ポート2dから吐出バルブ19を押し開いてマフラー21内に吐出させることを繰り返す。 As shown in FIG. 1, the scroll compressor according to the present invention includes a main bearing portion 11 of a crankshaft 4 fixed by welding or shrink fitting in an airtight container 1, and a fixed bolted on the main bearing portion 11. A scroll-type compression mechanism 2f is configured by sandwiching the orbiting scroll 3 meshing with the fixed scroll 2 between the scroll 2 and the rotation of the orbiting scroll 3 between the orbiting scroll 3 and the main bearing portion 11 is prevented. A rotation restricting mechanism 14 such as an Oldham ring that guides the orbital movement is provided, and the orbiting scroll 3 is eccentrically driven by the eccentric shaft portion 4a at the upper end of the crankshaft 4, thereby causing the orbiting scroll 3 to move in a circular orbit. As a result, the compression chamber 15 formed between the fixed scroll 2 and the orbiting scroll 3 becomes smaller while moving from the outer peripheral side to the central portion, and is sealed. The working fluid is sucked and compressed from the suction pipe 16 communicating with the outside of the container 1 and the suction port 17 on the outer peripheral portion of the fixed scroll 2, and the working fluid that exceeds the predetermined pressure is discharged from the discharge port at the center of the fixed scroll 2. From 2d, the discharge valve 19 is pushed open and discharged into the muffler 21 repeatedly.
旋回スクロール3の背面部分には、主軸受部11に配置されている摺動仕切り環78があり、旋回運動を行いながら摺動仕切り環78により、摺動仕切り環78の内側領域である高圧部と、外側領域である高圧と低圧の中間圧に設定された背圧空間に仕切られている。この背面の圧力付加により旋回スクロール3は固定スクロール2に安定的に押しつけられ、漏れを低減するとともに安定して円軌道運動を行うことができる。 There is a sliding partition ring 78 disposed on the main bearing portion 11 on the back surface portion of the orbiting scroll 3, and the high pressure portion which is an inner region of the sliding partition ring 78 by the sliding partition ring 78 while performing the orbiting motion. And a back pressure space set to an intermediate pressure between the high pressure and the low pressure, which is the outer region. By applying pressure on the back surface, the orbiting scroll 3 is stably pressed against the fixed scroll 2, reducing leakage and performing stable circular orbit movement.
さらに、固定スクロール2には、旋回スクロール3の背面の背圧空間29の圧力を制御する背圧調整弁9を備えている。 Further, the fixed scroll 2 includes a back pressure adjusting valve 9 that controls the pressure in the back pressure space 29 on the back surface of the orbiting scroll 3.
マフラー21内に吐出された作動流体は、固定スクロール2に設けられた吐出流路A31から主軸受部11に設けられた吐出流路B22を通り、モータロータ35に設けられた吐出流路C32を通過した後反転し、ステータ34に設けられた吐出流路D33を経て、吐出管2eから圧縮機の外へ吐出される。 The working fluid discharged into the muffler 21 passes from the discharge flow path A31 provided in the fixed scroll 2 through the discharge flow path B22 provided in the main bearing portion 11 and passes through the discharge flow path C32 provided in the motor rotor 35. Then, it is reversed and discharged from the discharge pipe 2e to the outside of the compressor through the discharge flow path D33 provided in the stator 34.
ステータ34を通過した作動流体はモータロータ35やステータ34から熱を奪うため高温となる。しかし、主軸受部11や固定スクロール2にステータ34通過後の高温の作動流体は流入しないため、主軸受部11や固定スクロール2は加熱されず、従って、吸入
ポート17も加熱されないため、作動流体の吸入温度の上昇を抑制できる。よって、圧縮効率を向上できる。
Since the working fluid that has passed through the stator 34 takes heat away from the motor rotor 35 and the stator 34, the working fluid becomes high temperature. However, since the high temperature working fluid after passing through the stator 34 does not flow into the main bearing portion 11 or the fixed scroll 2, the main bearing portion 11 or the fixed scroll 2 is not heated, and therefore the suction port 17 is not heated. The rise in the intake temperature can be suppressed. Therefore, compression efficiency can be improved.
吐出管2eは吸入ポート17と180度対向の位置に設置しているため、高温の作動流体は吸入ポート17から最も遠い位置を流れる。従って、吸入ポート17も加熱されにくくなり、作動流体の吸入温度の上昇を抑制できる。よって、圧縮効率を向上できる。 Since the discharge pipe 2e is installed at a position opposite to the suction port 17 by 180 degrees, the hot working fluid flows through the position farthest from the suction port 17. Accordingly, the suction port 17 is also hardly heated, and an increase in the suction temperature of the working fluid can be suppressed. Therefore, compression efficiency can be improved.
また、固定スクロール2の温度上昇に伴う、固定スクロール2の鏡板や固定スクロール2のラップ部分が熱膨張により変形を抑制し、旋回スクロール3と固定スクロール2が接触による、入力の増大や焼付きの発生を防止できる。 In addition, as the temperature of the fixed scroll 2 rises, the end plate of the fixed scroll 2 and the lap portion of the fixed scroll 2 are prevented from being deformed by thermal expansion, and the turning scroll 3 and the fixed scroll 2 are brought into contact with each other to increase input or cause seizure. Occurrence can be prevented.
さらに、固定スクロール2のラップの熱膨張が少なくなるため、固定スクロール2と旋回スクロール3の軸方向隙間を狭く設定できるため、低速・低差圧運転時の漏れを減少でき、体積効率を向上できる。 Further, since the thermal expansion of the wrap of the fixed scroll 2 is reduced, the axial clearance between the fixed scroll 2 and the orbiting scroll 3 can be set narrow, so that leakage during low speed / low differential pressure operation can be reduced and volume efficiency can be improved. .
(実施の形態2)
図3は、本発明の第2の実施の形態におけるスクロール圧縮機の圧縮機構部の縦断面図である。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the compression mechanism portion of the scroll compressor according to the second embodiment of the present invention.
本実施の形態においては、主軸受部11の前記モータロータ35部に臨む面に断熱材26を設けている。 In the present embodiment, a heat insulating material 26 is provided on the surface of the main bearing portion 11 that faces the motor rotor 35 portion.
実施の形態2におけるスクロール圧縮機の動作は、実施の形態1と同様である。 The operation of the scroll compressor in the second embodiment is the same as that in the first embodiment.
ステータ34を通過した作動流体はモータロータ35やステータ34から熱を奪うため高温となる。この高温の作動流体は主軸受部11に衝突してから吐出管2eから吐出されるため、作動流体から主軸受部11への熱伝導を断熱材22により抑制している。よって、主軸受部11や固定スクロール2は加熱されにくくなり、吸入ポート17の加熱も抑制できるため、作動流体の吸入温度の上昇を抑制できる。よって、圧縮効率を向上できる。 Since the working fluid that has passed through the stator 34 takes heat away from the motor rotor 35 and the stator 34, the working fluid becomes high temperature. Since this high-temperature working fluid collides with the main bearing portion 11 and is discharged from the discharge pipe 2e, heat conduction from the working fluid to the main bearing portion 11 is suppressed by the heat insulating material 22. Therefore, the main bearing portion 11 and the fixed scroll 2 are not easily heated, and heating of the suction port 17 can be suppressed, so that an increase in the suction temperature of the working fluid can be suppressed. Therefore, compression efficiency can be improved.
なお、断熱効果の高い中空セラミックを含む塗料を用いれば、主軸受部11に塗布できるため、容易に断熱材22を設置できる。 In addition, if the coating material containing the hollow ceramic with a high heat insulation effect is used, since it can apply | coat to the main bearing part 11, the heat insulating material 22 can be installed easily.
以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、吸入ポートへの熱伝導を抑制することができ、作動流体を作動流体と限ることなく、空気スクロール圧縮機、真空ポンプ、スクロール型膨張機等のスクロール流体機械の用途にも適用できる。 As described above, the scroll compressor according to the present invention can suppress heat conduction to the suction port, and is not limited to a working fluid as a working fluid, but includes an air scroll compressor, a vacuum pump, a scroll type expander, and the like. It can also be applied to other scroll fluid machinery applications.
1 密閉容器
2 固定スクロール
2b 固定スクロール鏡板
2d 吐出ポート
2e 吐出管
2f スクロール圧縮機構部
3 旋回スクロール
3a 旋回スクロール鏡板
4 クランク軸
4a 偏心部
9 背圧調整弁
11 主軸受部
14 自転規制機構
15 圧縮室
16 吸入管
17 吸入口
19 吐出バルブ
21 マフラー
22 吐出流路B
23 ロータ貫通孔
24 ステータ貫通孔
25 メカ上部空間
26 断熱材
28 放熱フィン
29 背圧空間
30 高圧部
31 吐出流路A
32 吐出流路C
33 吐出流路D
34 ステータ
35 モータロータ
78 摺動仕切り環
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Airtight container 2 Fixed scroll 2b Fixed scroll end plate 2d Discharge port 2e Discharge pipe 2f Scroll compression mechanism part 3 Orbiting scroll 3a Orbiting scroll end plate 4 Crankshaft 4a Eccentric part 9 Back pressure adjustment valve 11 Main bearing part 14 Rotation restriction mechanism 15 Compression chamber 16 Suction pipe 17 Suction port 19 Discharge valve 21 Muffler 22 Discharge flow path B
23 Rotor Through Hole 24 Stator Through Hole 25 Mechanical Upper Space 26 Heat Insulating Material 28 Radiating Fin 29 Back Pressure Space 30 High Pressure Part 31
32 Discharge channel C
33 Discharge channel D
34 Stator 35 Motor rotor 78 Sliding partition ring
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